武汉大学版无机化学课后习题答案__18铜锌副族.doc

第十八章 铜锌副族1 用反应方程式说明下列现象：（1） 铜器在潮湿空气中会慢慢生成一层铜绿；（2） 金溶于王水中；（3） 在CuCl2浓溶液逐渐加入稀释时，溶液颜色有黄棕色经绿色而变为蓝色。（4） 当SO2通入CuSO4与NaCl的浓溶液时析出白色沉淀；（5） 往AgNO3溶液滴加KCN溶液时，先生成白色沉淀而后溶解，再加入NaCl溶液时并无AgCl沉淀生成，但加入少许Na2S溶液时却析出黑色Ag2S沉淀。答 (1) 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2(OH)2CO3(2) Au + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO + 2H2O(3) CuCl42- + 4H2O = Cu(H2O)42+ + 4Cl-CuCl42-为黄色 Cu(H2O)42+为蓝色，而当这两种离子共存时溶液呈绿色 (4）2Cu2+ + 2Cl- + SO2 + 2H2O = 2CuCl + 4H+ + SO42-(5) Ag+ + CN- = AgCNAgCN + CN-=Ag(CN)2-2Ag(CN)2- + S2- = Ag2S + 4CN-2 解释下列实验事实：（1） 焊接铁皮时，常先用浓ZnCl2溶液处理铁皮表面；（2） HgS不溶于HCl，HNO3和(NH4)2S中而能溶于王水或Na2S中，（3） HgC2O4难溶于水，但可溶于含有Cl离子的溶液中；（4） 热分解CuCl22H2O时得不到无水CuCl2；（5） HgCl2溶液中有NH4Cl存在时，加入NH3水得不到白色沉淀NH2HgCl。答（1） ZnCl2 + H2O = HZnCl2(OH) HZnCl2(OH)有显著的酸性能清除金属表面的氧化物而不损害金属表面如： FeO + 2HZnCl2(OH)2 + H2O （2） HgS不溶于HCl溶液中是因为HgS的容度积常数太小 HgS不溶于HNO3是因为它与HNO3反应生成难溶的Hg(NO3)2HgS HgS不溶于(NH4)2S是因为(NH4)2S溶液水解为HS-，因而S2-浓度很低，不能形成配合物 HgS溶于王水，它与王水反应生成HgCl42-和S 3 HgS + 8H+ + 2NO3- + 12Cl- = 3HgCl42- + 3S + 2NO + 4H2O HgS溶于Na2S溶液反应生成可溶性的HgS22- HgS + S2- = HgS22-（3）为H2C2O4 酸性比HCl 弱得多；而Cl-与Hg2+生成的配合物较稳定，因而HgC2O4溶于盐酸 HgC2O4 + 4HCl = H2HgCl4 + H2C2O4 （4） Cu2+离子极化能力很强， HCl又为挥发性酸，CuCl22H2O 热分解时发生水解，得不到无水CuCl2 CuCl22H2O Cu(OH)Cl + H2O + HCl （5） NH4Cl存在抑制了生成NH2-，且NH2HgCl 溶解度较大，因而不能生成NH2HgCl沉淀 HgCl2 + 4NH3 = Hg(NH3)42+ + 2Cl-3 试选用配合剂分别将下列各种沉淀溶解掉，并写出相应得方程式。（1）CuCl （2）Cu(OH)2 （3）AgBr（4）Zn（OH）2（5）CuS （6）HgS（7）HgI2 （8）AgI （9）CuI （10）NH2HgOH答 (1) CuCl + HCl = HCuCl2 (2) Cu(OH)2 + 2OH- = Cu(OH) 42-(3) AgBr + 2S2O32- = Ag(S2O3)23- + Br-(4) Zn(OH)2 + 2OH- = Zn(OH)42-(5) 2CuS+ 10CN- = 2Cu(CN)43- + 2S2- + (CN)2(6) 3HgS + 8H+ + 12Cl- + 2NO3- = 3HgCl42- + 3S + 2NO + 4H2O(7) HgI2 + 2I- = HgI42-(8) AgI + 2CN- = Ag(CN)2- + I-(9) CuI + 2S2O32- = Cu(S2O3)23- + I-(10) NH2HgO4. 完成下列反应方程式：(1) Hg22+ + OH- (2) Zn2+NaOH（浓）(3) Hg2+NaOH(4) Cu2+NaOH（浓）(5) Cu2+NaOH (6) Ag+NaOH(7) HgS+Al+OH-（过量）(8) Cu2O+NH3+NH4Cl+O2答(1) Hg22+ + 2OH- = HgO + Hg + H2O(2) Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2Zn(OH)2 + 2OH- = Zn(OH)42-(3) Hg2+ + 2OH- = HgO + H2O(4) Cu2+ + 4OH- = Cu(OH)42-(5) 2Cu+ + 2OH- = Cu2O + H2O(6) 2Ag+ + 2OH- = Ag2O + H2O(7) 3HgS + 2Al + 8OH- = 3Hg + 2Al(OH)4- + 3S2-(8) 2Cu2O + 8NH3 + 8NH4+ + O2 = 4Cu(NH3)42+ + 4H2O5. 概述下列合成步骤：（1） 由CuS合成CuI；（2） 由CuSO4合成CuBr；（3） 由KAg（CN）2合成Ag2CrO4；（4） 由黄铜矿CuFeS2合成CuF2；（5） 由ZnS合成ZnCl2（无水）；（6） 由Hg制备K2HI4；（7） 由ZnCO3提取Zn；（8） 由Ag（S2O3）-溶液中回收Ag。答(1) 3CuS + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3CuSO4 + 3S + 2NO +4H2O 2CuSO4 + 4KI = 2CuI + I2 + 2K2SO4 (2) CuSO4 + Cu + 2KBr = 2CuBr + K2SO4(3) 2KAg(CN)2 + Zn = Ag + K2Zn(CN)43Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O2AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 + 2KNO3(4) CuFeS2 + O2 = Cu2S + 2FeS + SO2Cu2S + 22HNO3 = 6Cu(NO3)2 + 3H2SO4 + 10NO + 8H2OCu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2NaNO3Cu(OH)2 + 2HF = CuF2 + 2H2O(5) ZnS + 2HCl + n H2O = ZnCl2nH2O + H2S ZnCl2 nH2O = ZnCl2 + n H2O(6) 3Hg + 8HNO3 = 3Hg(NO3)2 + 2NO + 4H2OHg(NO3)2 + 4KI = K2HgI4 + 2KNO3(7) ZnCO3 + H2SO4 = ZnSO4 + CO2 + H2O2ZnSO4 + 2H2O = 2Zn +O2 + H2SO4(8) Ag(S2O3)23- + 8Cl2 + 10H2O = AgCl + 15Cl- + 4SO42- + 2OH-AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2ClAg(NH3)2Cl + HCOOH = Ag + CO2 + H2O + NH3 + HCl2Ag(NH3)2+ + Zn = 2Ag + Zn(NH3)42-2Ag(NH3)2+ + CH3CHO + 2OH- = CH3COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O6. 试设计一个不用H2S而能使下述离子分离得方案 Ag+， Hg， Cu2+， Zn2+， Cd2+， Hg2+和Al3+答混合溶液 HCl AgCl,Hg2Cl2 Cu2+,Zn2+,Cd2+,Hg2+,Al3+ NH3H2O KI（过量） HgNH2Cl +Hg Ag(NH3)2+ CuI Zn2+,Cd2+,HgI42-,Al3+ NH3H2O HgNH2I,HgNH2Cl,Al(OH)3 Zn(NH3)42+, Cd(NH3)42+ NaOH Zn(OH)2 ,Cd(OH)2 HgNH2I,HgNH2Cl Al(OH)4- NaOH Cd(OH)2 Zn(OH)42-7. 将1.008克铜铝合金样品溶解后，加入过量碘离子，然后用0.1052moldm-3Na2S2O3溶液滴定生成得碘，共消耗29.84cm-3Na2S2O3溶液，试求合金中铜得质量分数。解： 2Cu2+ + 2I- = CuI + I2I2 + 2S2O32- = S4O62- + 2I-2Cu2+与I2, 2S2O32- 相当 即Cu2+与S2O32- 的量相等为： 0.105229.8410-3Cu = nCuMCu/1.008100 = 0.105229.8463.546100/1.008 =19.88. 计算下列各个半电池反应得电极电势：（1） Hg2SO4+2e-2Hg+SO （已知=0.792V，K=6.7610-7） （2） CuSCu2SCu （已知=0.15V，=0.52V，K=7.9410-36，K=1.010-48） （= 0.51V， = 0.159V，= 0.332V）（1） 解： Hg2SO4 + 2e- 2Hg + SO42-Hg22+ + SO42- = Hg2SO4Ksp(Hg2SO4) = Hg22+SO42-令 SO42- = 1.0mol/dm3Hg22+ = Ksp(Hg2SO4) = 6.7610-7 mol/dm3E(Hg22+/Hg) = E(Hg2SO4/Hg)E(Hg22+/Hg) = E(Hg22+/Hg) + 0.059/2lgHg22+ = 0.792 + 0.059/2lg(6.7610-7) = 0.61V即 E(Hg2SO4/Hg) = 0.61V （2） 解： 2CuS + 2e- = Cu2S + S2-ECuS/Cu2S = ECu2+/Cu+ + 0.059/2lg(Cu2+2/ Cu+) = ECu2+/Cu+ + 0.059/2lg(KspCuS/ Ksp Cu2S) = 0.15 + 0.059/2lg(7.9410-36)2/1.010-48 = -0.50VCu2S + 2e- = 2Cu + S2-ECu2S/ Cu = ECu+/ Cu + 0.059/2lgCu+2 = ECu+/ Cu + 0.059/2lg KspCu2S = 0.52 + 0.059/2lg1.010-48 = -0.90CuS + 2e- = Cu + S2-ECuS/ Cu = ECu2+/Cu + 0.059/2lgCu2+ = ECu2+/Cu + 0.059/2lg KspCuS =(ECu2+/Cu + ECu+/ Cu)/2 + 0.059/2lg KspCuS = (0.15 + 0.52) + 0.059/2lg(7.9410-36) = -0.70V9. 将无水硫酸铜（）溶于水中，得到溶液A。用过量得NaCl溶液处理溶液A得到溶液B。当溶液B用过量得SO2处理之后再用水稀释，生成沉淀C。将沉淀滤出并用蒸馏水洗涤后，溶解于氨水得到无色溶液D，D在空气中静置时迅速变成篮紫色溶液E。如再向溶液E加入大量铜屑，则得到无色溶液F。（a）说明溶液A和B的颜色，并写出在溶液中主要含铜组分得化学式；（b）说明沉淀C的颜色和化学式；（c）在E中主要含铜组分的化学式时什么？（d）简单解释当溶液D变成溶液E时所发生的变化？（e）溶液D和溶液F在组成上有无区别？答（a） A: 蓝色 Cu(H2O)42+ B: 黄色 CuCl42-（b） C: 白色 CuCl（c） E：Cu(NH3)42+（d） 4Cu(NH3)2+ + O2 + 2H2O + 8NH3 = 4Cu(NH3)42+ + 4OH-（e） D和F 相同均为含Cu(NH3)2+离子的溶液10. 下面两个平衡：2Cu+Cu2+ + CuHg2+ + Hg Hg (1) 在形式上是相反的，为什么会出现这种情况？(2) 在什么情况下平衡会向左移动？试各举两个实例。答 （1） +0.17V +0.52V +0.920 +0.789Cu2+ Cu+ Cu Hg2+ Hg22+ Hg +0.34V +0.854（2） 2 Cu+ = Cu2+ + Cu 可加入Cu+离子的沉淀剂使平衡向左移例：Cu2+ + Cu + 2Cl- = 2CuClHg2+ + Hg = Hg22+ 可加入Hg2+离子的沉淀剂使平衡向左移例：Hg22+ + H2S = HgS + Hg + 2H+11. Ag（CN）2-的不稳定常数是1.010-20，若把1g银氧化并溶入含有1.010-1moldm-3CN-的1dm-3溶液中，试问平衡时Ag+的浓度是多少？解 Ag(CN)2- = Ag+ + 2CN-K不稳 = Ag+CN-2/Ag(CN)2-K不稳非常小故 Ag(CN)2- = mAg/(MV) = 1/108 = 0.009 mol/dm3CN- = C CN- - 2Ag(CN)2- = 0.1 - 20.009 = 0.081 mol/dm3Ag+ = K不稳Ag(CN)2-/ CN-2 = 1.410-20mol/dm312. 写出与汞有关的反应。答 加热至沸2Hg + O2 2HgO3 Hg + 8HNO3 3Hg(NO3)2 + 2NO + 4H2O 2HgCl2 + SnCl2 + 2HCl = Hg2Cl2 + H2SnCl6Hg2Cl2 + SnCl2 + 2HCl = 2Hg + H2SnCl6NH4Cl + 2K2HgI4 + 4KOH = Hg2NIH2O + 7KI + 3H2OHg2Cl2 + 2NH3 = HgNH2Cl + NH4Cl + Hg13. 写出Hg2+与Hg离子的区别与检查和检验NH的反应方程式。答Hg2+与Hg22+离子的区别如表所示：试剂 Hg22+Hg2+ KOH生成暗褐色的Hg2O沉淀生成黄色的HgO沉淀 KCl生成白色的Hg2Cl2沉淀生成可溶性的无色的HgCl2 KI生成绿色的Hg2I2沉淀生成桔红色的HgI2沉淀，KI过量则生成无色的K2HgI4 NH3H20生成HgNH2Cl(白) + Hg(黑) 灰生成白色的Hg(NH2)Cl沉淀 H2S生成黑色HgS + Hg生成黑色的HgS沉淀 SnCl2生成灰色的Hg沉淀生成白色的Hg2Cl2沉淀，接着变为灰色的Hg沉淀CuHg沉淀在Cu表面而形成为银白色同左检验NH4+的反应方程式：NH4Cl + 2K2HgI4 + 4KOH = Hg2NIH2O + 7KI + 3H2OK2HgI4 和KOH的混合溶液称为奈斯勒试剂，若溶液中有微量的NH4+存在时，加几滴奈斯勒